如何评价吴文俊说21世纪九章算术数学思想必将凌驾于几何原本?

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匿名的用户   2019-6-1 20:16   5366   4
百度学术18页   计算机的方式方法与九章算术相吻合,程序化算法。  这种数学思想与方法是否起源于中国?也就是说计算机(电脑)的计算原理与思想起源中国?
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2#
热心的回应  16级独孤 | 2019-6-1 20:16:27
这是自己在社区上的第一次长答,谨为抛砖引玉。

吴文俊先生在1978年提出Wu's Method,用于初等几何定理的自动证明,从而开拓了一个全新领域。其中蕴含的机械化与归纳法(Induction)思想,被其认为是潜藏于中国古代数学之中,而区别于古希腊以《几何原本》为代表的演绎法(Deduction)思想。据此,先生以为中国古数学派的理念,与当代计算机科学的算法化和数学归纳法思想,有着比演绎法更为密切的联系,便是自然而然的结论。

简单粗暴地说明,归纳法的思路是从特例出发,一般化为通用算法。而演绎法则是先行设定几条“显而易见”的公理,然后通过逻辑推演(诸如Modus Ponens,Modus Tollens等推演规则),推得一系列定理,再由这些定理和先前的公理出发,推出更多的定理。

由此可见,归纳法比演绎法更清晰易懂,更容易掌握,更有规律可循,也是对于人类而言更为自然的认知方法。正因为如此,它并不是中国古代数学的专利。在古希腊数学中,也存在算法化的例子:著名的Eratosthenes筛法(Sieve of Eratosthenes,求得指定范围内的质数集合)和欧几里得算法(Euclidean Algorithm,求指定两正整数的最大公约数)。只不过由于古希腊人对数的认识比较初级,因此算法的正确性证明在今人看来,多为不必要的繁琐,且亦并未达到后世的严谨论证体系。

与此相反,《几何原本》从根本上排除了归纳法,并且这一思想的影响几乎贯穿整个中世纪欧洲。直到1655年,法国数学家Pascal才在他的专著《Traité du triangle arithmétique》中系统使用了归纳法。近代数学的一大特点,便是数学归纳法的重新引入和广泛应用。

不仅仅是证明。对于很多代数结构,其存在性的证明往往相对容易(譬如比较暴力的用Axoim of Choice或者Zorn's Lemma),但这种证明对于从零开始构建可能并无帮助。而这种构造方法,或者说是构造性证明,便是归纳法思想的用武之地。

到了计算机科学大行其道后,数学归纳法的应用从数学研究中移植过来,变得无处不在。譬如程序设计中的递归(Recursion),其本质便是归纳法。举个简单的例子,用Haskell语言实现阶乘(Factorial)n!,程序如下(假定输入数字皆为自然数):
  1. factorial :: Int -> Intfactorial 0 = 1factorial n = n * factorial (n - 1)
复制代码
第一行为类型标记,此处不讨论。第二行为 0! = 1,即指定特例。第三行为 n! = n * (n-1)!,即为归纳步骤,给定输入数字n逐步缩小直至0。

再举一例。用Coq来定义自然数集合,其程序定义如下:
  1. Inductive nat : Set :=  |  0 : nat  |  S : nat -> nat.
复制代码
简单说明,“nat”为自然数类型的名称,定义了两类结构:0,即自然数“0”;S为一函数,表示给定自然数的下一个数。由此,

                                0,1,2,3,... ...

便可以写作

                                0,S(0),S(S(0)),S(S(S(0))),... ...

这样一个符号系统。如此定义自然数的方法,同样也是归纳法:0为指定特例,而S为归纳步骤。

这种递归法的广泛应用,在函数式程序语言中更为明显,甚至还出现了基于归纳法的证明系统(Inductive Proof Assistant),例如Coq,Agda等,采用归纳法来验证程序的正确性,并由于上述的归纳证明与程序代码之间的相关性,可将证明抽出为可立即使用的程序代码,其正确性可以保证。而更加值得注意的是,这种归纳法的思想在计算机上的实现,比起演绎法更加高效,从而使得所谓的“人工智能”从这一视角成为可能——自动证明数学定理便是其中的一个应用。

以上,便是我所理解的吴文俊先生此论的涵义。

再说些题外话。归纳法虽然强大,但也无法一劳永逸的解决所有问题。譬如对于需要反证法来完成的命题,归纳法往往难以济事。所以,演绎法也不可能退出历史舞台。两者之间如何融合,或者从时下大热的统计学习中汲取精华,以便使得自动定理证明在演算能力与效率上有更大突破,庶几会是这一领域重新走向热门前所需要解决的根本性课题。
3#
热心的回应  16级独孤 | 2019-6-1 20:16:28
几何原本又不是孤立的,它是对已有学术成果的总结。几何原本牛,传承和发扬了几何原本的人更牛。从五条公理出发几乎推导出近代数学半壁江山,改一条再推导出非欧几何。中国人什么时候搞过这个?也许有人尝试过,但是谁瞧得起搞这个的人?
思想这东西从来都是不缺的,缺的是理论和实现,更缺尊重思想的人。
什么时候中国人搞出一个学派,领导新的科技革命之后,再说这话不迟。
4#
热心的回应  16级独孤 | 2019-6-1 20:16:29
九章算术必须要凌驾于几何原本之上,九章算术博大精深的中国传统文化,几何原本是外来的西方文化,我们必须去其糟粕,然后吸收。强烈建议中小学数学课本中去除几何原本中出现的内容,方程函数也去掉xyz,改成甲乙丙。大学数学的内容也基本是是西方的产物,建议用九章算术替代,中国人买菜那用得到西方文化。
5#
热心的回应  16级独孤 | 2019-6-1 20:16:30
其实古希腊还是有归纳法证明的,比如证明相似三角形定理在仅考虑整数比的情况下的这个证明:







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